水庫騰庫增發(fā)電量的兩種計(jì)算模型及應(yīng)用

李原立，劉 超

（湖南省水運(yùn)建設(shè)投資集團(tuán)大源渡航電樞紐分公司，湖南 衡陽 421414）

0 引言

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是水電站主要的工作，而水庫調(diào)度又是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作中核心的一個(gè)工作，面對一次將要到來的洪水，在水庫調(diào)度方面如能做到適時(shí)、適度的滕庫，則會(huì)大大增加發(fā)電量，進(jìn)而使經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作更上一個(gè)臺(tái)階。

滕庫，是在面臨即將來臨的洪水時(shí)，提前一定的時(shí)間，在不影響上下游通航、機(jī)組運(yùn)行安全的前提下，根據(jù)洪水的大小，合理地確定滕庫的程度，即洪水越大，滕庫的程度越大。

以下簡述3種常見的騰庫情況，構(gòu)建兩種增發(fā)電量的模型，并實(shí)際計(jì)算了某次騰庫操作的增發(fā)電量。

1 水電站概況

大源渡水電站為日調(diào)節(jié)水電站，水電站壩址流域面積為53 200 km2，多年平均流量為1 400 m3/s，正常蓄水位為50.00 m，最佳發(fā)電水位50.00 m±0.1 m，死水位為47.80 m。大源渡水庫為大（二）型水庫，總庫容為451.0×106m3。

2 幾種不同的騰庫調(diào)度

一次理想中的滕庫操作應(yīng)該具有以下特點(diǎn)。如圖1中的曲線2所示。

（1）時(shí)間要求方面：停止滕庫的時(shí)間點(diǎn)，應(yīng)該與洪水到達(dá)完美銜接。

（2）滕庫程度方面：洪水到達(dá)后，上游水位增加至最大值，但不造成棄水。

（3）在開始滕庫至洪水到達(dá)后一段時(shí)間，機(jī)組在高負(fù)荷或滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

由于騰庫操作涉及的變量較多，如降雨會(huì)形成多大的流量、經(jīng)過上游多個(gè)電站蓄水后到達(dá)電站的洪水流量大小，洪峰到達(dá)的時(shí)間等，在實(shí)際的騰庫操作中，一般很難達(dá)到理想中的騰庫調(diào)度，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下幾種不同的騰庫。

（1）滕庫過早

滕庫過早時(shí)，由于洪水還未達(dá)到，此時(shí)上游水位已降至最低，機(jī)組可利用水頭也降至最低，如長時(shí)間的等待洪水到來，機(jī)組在較低水頭下運(yùn)行，則會(huì)減小滕庫的增發(fā)電量。對應(yīng)圖1中的曲線3。

（2）滕庫過晚、騰庫的程度低

滕庫過晚時(shí)，此時(shí)上游水位還未降至最低水平，由于洪水的到來，此時(shí)上游水位開始上升，由于滕庫過晚導(dǎo)致滕庫的效益沒有最大化。對應(yīng)圖1的曲線1。

圖1 騰庫示意圖

（3）滕庫的程度問題

基本原則：小水小騰，大水大騰。由于滕庫的程度受多方面的因素影響，如機(jī)組運(yùn)行工況、上下游通航安全，很多情況下，可以滕庫的多少是影響滕庫帶來經(jīng)濟(jì)效益增加的關(guān)鍵因素。

t0：表示開始騰庫時(shí)間點(diǎn)；

t1：騰庫結(jié)束時(shí)間點(diǎn)、洪水到達(dá)時(shí)間點(diǎn)；

t2：洪水結(jié)束時(shí)間點(diǎn)。

3 5月20日的騰庫過程介紹

某年5月20日，水情預(yù)報(bào)我廠將面臨一次較大的來水，為了最大化經(jīng)濟(jì)效益，大源渡與聯(lián)調(diào)中心加強(qiáng)水情方面的溝通和協(xié)調(diào)，進(jìn)行了一次比較好的滕庫調(diào)度，增加了發(fā)電效益。開始滕庫時(shí)，上游水位：50.04 m,入庫流量1 200 m3/s。20日上午08:45開始，1號(hào)～4號(hào)機(jī)組和0號(hào)機(jī)組開始逐步至滿發(fā)運(yùn)行，發(fā)電流量1 750 m3/s。

滕庫過程1號(hào)～4號(hào)機(jī)組負(fù)荷、上游水位變化如圖2所示，圖中曲線1為全場總有功，曲線2為上游水位。

圖2 騰庫過程曲線

21日晚22：40，上游降至最低水位49.37 m，后續(xù)隨著洪水到達(dá)大源渡，上游水位于23日14:28達(dá)到最高，50.20 m。整個(gè)滕庫過程以及洪水達(dá)到后一段時(shí)間，1號(hào)～4號(hào)機(jī)組負(fù)荷保持在106 MW～121 MW之間，運(yùn)行在負(fù)荷較高的水平。

4 兩種增發(fā)電量的計(jì)算模型及增發(fā)電量的計(jì)算

模型1：以騰庫情況下的發(fā)電量減去未騰庫情況下的發(fā)電量，然后再減去因騰庫時(shí)間過早，洪水未到達(dá)，使機(jī)組在低水頭工況運(yùn)行相比不騰庫情況的高水頭運(yùn)行產(chǎn)生的發(fā)電量差。洪水于t1時(shí)間點(diǎn)到達(dá)，在t1至t2時(shí)間段內(nèi)，機(jī)組平均出力近似認(rèn)為等于P1。

ΔW：增發(fā)電量；

W1：騰庫情況下t0至t2時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量；

W2：未騰庫情況下t0至t2時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量；

W水頭差：相同流量下，騰庫情況下低水頭運(yùn)行與不騰庫高水頭運(yùn)行的發(fā)電量之差；

P1：騰庫情況下機(jī)組平均出力；

P2：未騰庫情況下機(jī)組平均出力；

t0：表示開始騰庫時(shí)間點(diǎn)；

t1：騰庫結(jié)束時(shí)間點(diǎn)、洪水到達(dá)時(shí)間點(diǎn)；

t2：洪水結(jié)束時(shí)間點(diǎn)；

Qavg1：t0至t1時(shí)間段內(nèi)平均入庫流量；

Qavg2：t1至tL時(shí)間段內(nèi)平均入庫流量；

Havg：未騰庫情況下t0至t1時(shí)間段內(nèi)平均水頭；

tL：騰庫情況下，低水位運(yùn)行結(jié)束時(shí)間點(diǎn)；

HH：未騰庫情況下t1至tL的平均水頭；

HL：騰庫情況下t1至tL的平均水頭。

經(jīng)查詢和計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，忽略W水頭差，其中P1為 11.7萬 kW，Qavg1取 1 200 m3/s，Havg取 8.8 m，η取93%，t0為5月 20日 08:30，t1為 21日23：00，t1-t0=38.5 h，計(jì)算可得ΔW=79.7萬kW·h。

模型2：根據(jù)騰庫的庫容以及機(jī)組耗水率可計(jì)算得出增發(fā)電量。

V1：騰庫前的蓄水量

V2：騰庫后的蓄水量

經(jīng)查詢：大源渡水庫在水庫水位為50.00 m時(shí)，蓄水量為451×106m3，在水庫水位為49.40 m時(shí)，蓄水量為412×106m3，在忽略W水頭差的前提下。

代入公式（5），V1為 451×106m3，V2為412×106m3,機(jī)組在7.8 m凈水頭下平均耗水率耗水率avg為52 m3/kW·h，計(jì)算可得 ΔW=75萬 kW·h。

5 結(jié)語

綜合方法1、方法2兩種方法得出的增發(fā)電量，可知此次騰庫帶來的增發(fā)電量在75萬～79.7萬kW·h左右，帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作進(jìn)一步得到提升。同時(shí)，應(yīng)注意到，由于W水頭差的存在，要想最大化騰庫帶來的經(jīng)濟(jì)效益，對騰庫的時(shí)間點(diǎn)把握尤其重要，應(yīng)避免過早騰庫，在洪水達(dá)到之前，機(jī)組長時(shí)間在低水位運(yùn)行，這會(huì)很大程度上抵消騰庫帶來的增發(fā)電量，當(dāng)然這依賴于準(zhǔn)確的水情預(yù)報(bào)，精確的水情預(yù)報(bào)是達(dá)到較好騰庫效果，提高發(fā)電效益的前提。